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随着工厂车间等区域的数字化程度越来越高,制造业变得越来越智能。越来越多的制造商开始采用新技术,如大数据分析、人工智能和云服务等来提升生产效率。因此,制造企业亟需升级基础网络,以支持此类技术创新。
为了适应这种新模式,必须提供高性能、简单和低成本的网络技术,以满足智能制造的需求。F5G全光工厂方案(FTTM)比传统的铜缆局域网和其他无线替代方案(如通常在工厂中使用的Wi-Fi)具有显著的优势。本博客阐述了部署FTTM可为智能制造业带来哪些好处。
首先,由于PON光纤网络的高容量,FTTM非常适合在智能制造场景部署。智能制造场所对多种应用的带宽要求很高。例如,多个自动化生产设备需要中央控制。中国汽车制造商第一汽车集团(中国一汽)在其技术创新基地部署了FTTM,在该基地的实验室内并行运行着多个系统,涵盖数据收集、测试和精密控制以及高速摄像机,所有这些系统都有高带宽需求,并且每天产生大量数据,这就是智能制造基地对高带宽需求的一个例子。
FTTM网络的带宽升级也有一条清晰的路径。目前的FTTM网络可以使用XGS-PON,其对称容量可达10Gbps。单个光终端(ONU)可以为智能制造场所中的多个设备提供千兆或超千兆联接。智能制造站点也可以便捷升级到50G PON,以提供高达50Gbps的容量。这仅需要更换OLT局端和ONU硬件就可以实现,而无需像在传统的铜缆局域网带宽升级时那样更换线缆。FTTM网络的这种轻松升级容量的能力对于智能制造站点来说非常重要,因为网络中断会带来巨大的效益损失。
此外,FTTM还具备极低且确定性的时延优势,相比传统网络可实现高达十倍的性能提升。这是因为FTTM受益于无源光网络(PON)的低时延特性。PON通过为每次数据传输分配独立时隙来确保确定性时延。FTTM支持硬隔离机制,业务通道彼此独立运行,这与传统铜缆局域网形成鲜明对比。当大量终端接入铜缆网络时,传统方案易发生拥塞,无法提供确定性时延。
FTTM在性能方面的另一优势在于其可提供更高的可预测性及可靠性,同时故障率极低。传统铜缆局域网易受电磁干扰影响,例如机器启停时易产生干扰,而FTTM网络不存在此类问题。使用Wi-Fi连接生产线设备也可能面临挑战,因涉及大量焊接的生产环境通常存在强磁场干扰。此外,FTTM网络可靠性更优,因其光纤材质不会因生产环境中存在的油污而老化。
零丢包对于确保智能制造的可靠网络性能也非常重要。FTTM的双发选收技术可以在链路切换时实现零丢包。另外,在增加、删除节点或单个节点故障时,FTTM网络的星型拓扑结构可以确保其他节点不丢包。
FTTM在智能制造领域可显著降低部署成本并简化网络架构。FTTM网络能够支持多种业务。例如,中国法士特汽车集团的FTTM网络可以支持机械控制柜管理与生产线视频等业务,有效减少基建成本(CAPEX)。因为一个网络可以承载多种应用,而且更易于管理,运营成本(OPEX)也更低。另外,FTTM较传统网络方案能节省30%的能耗,进一步降低运营成本。
FTTM方案极大地简化了网络运维工作量,因为它支持新设备快速接入。例如,法士特集团指出,在部署FTTM后,将新设备连接到工厂网络所需的时间仅为30分钟,而以前则需要3个小时。在一些需要添加新设备的情况下,例如,在中国一汽的技术创新实验室运营中,需要根据要求添加信息点时,FTTM可以提供很大的技术优势。FTTM网络还利用无源分光器替代有源设备,在降低网络架构复杂度的同时也更方便维护。整体优化后,一个员工就可以完成整个网络系统的运维。
FTTM在故障定位方面也有很大优势。传统的铜缆局域网只能在100米内提供最大带宽。因此每70米左右就需要一个网络机柜,并且在生产环境中需要大量的布线。这就导致了故障定位非常困难。如果工厂因故障发生网络中断,企业须付出极高的成本。而FTTM网路运用的点到多点的PON架构可大幅减少布线量,彻底解决这些问题。此外,FTTM还支持集中管理并提供易操作的界面,有助于减少故障排查时间。
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